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JP6930868B2 - Servo control device, servo control method and system - Google Patents

Servo control device, servo control method and system Download PDF

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JP6930868B2 JP2017126242A JP2017126242A JP6930868B2 JP 6930868 B2 JP6930868 B2 JP 6930868B2 JP 2017126242 A JP2017126242 A JP 2017126242A JP 2017126242 A JP2017126242 A JP 2017126242A JP 6930868 B2 JP6930868 B2 JP 6930868B2
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Description

本発明は、モータの位置制御やロボットの軸制御などを行なうサーボ制御装置及びサーボ制御方法と、サーボ制御装置を有して構成されたサーボ制御システムとに関する。 The present invention relates to a servo control device and a servo control method for controlling the position of a motor, controlling the axis of a robot, and the like, and a servo control system configured with the servo control device.

位置指令が与えられてモータの位置(回転位置)やロボットの軸を制御するサーボ制御では、P−PI(比例・比例積分)がよく用いられている。例えばモータの回転位置をP−PI制御によって制御するサーボ制御装置は、モータに接続された位置検出機構(エンコーダなど)によって得られた回転位置を微分して回転速度を得るとともに、回転位置と回転速度とがフィードバックされて回転位置の偏差に対して比例制御(P制御)を行い、回転速度偏差に対して比例積分制御(PI)制御を行なう。サーボ制御装置では、安定した制御を行なうために、P−PI制御に用いられるゲイン(例えば位置ループゲインKp、速度ループゲインKv及び積分ゲインKi)やフィルタ要素(例えば微分フィルタ要素及び積分フィルタ要素)などを適切に設定することが必要である。ゲインやフィルタ要素は一般に伝達関数で表わされるから、これらのP−PI制御に用いるゲインやフィルタ要素は、モータとその負荷とを含む制御系の挙動からモデルを算出し、そのモデルを構成する各モデルパラメータに基づいて決定することができる。P−PI制御は、PI制御を行なう部分において外乱や負荷変動に対するロバスト性を有している優れた手法である。 P-PI (proportional / proportional integration) is often used in servo control in which a position command is given to control the position (rotational position) of a motor or the axis of a robot. For example, a servo control device that controls the rotation position of a motor by P-PI control differentiates the rotation position obtained by a position detection mechanism (encoder, etc.) connected to the motor to obtain the rotation speed, and at the same time, obtains the rotation position and rotation. The speed is fed back to perform proportional control (P control) for the deviation of the rotation position, and proportional integration control (PI) control is performed for the deviation of the rotation speed. In the servo control device, the gain (for example, position loop gain K p , speed loop gain K v and integral gain K i ) and filter elements (for example, differential filter element and integral) used for P-PI control are used for stable control. It is necessary to set the filter element) appropriately. Since the gain and filter elements are generally expressed by transfer functions, the gain and filter elements used for these P-PI controls calculate a model from the behavior of the control system including the motor and its load, and each of the models constituting the model is calculated. It can be determined based on the model parameters. P-PI control is an excellent method having robustness against disturbances and load fluctuations in the part where PI control is performed.

ところでモータの負荷に変動があったとき、例えば、モータに負荷として接続されている動作対象物のイナーシャが変化したりあるいは外乱が加わったりした場合には、ロバスト性に優れているP−PI制御といえども、指令応答特性を維持しながら安定した制御を引き続いて実現するためには、P−PI制御に用いるゲインやフィルタ要素をその変動に合わせて変化させることが必要である。特許文献1は、動作対象物及びモータのイナーシャを検出するイナーシャ検出手段を設け、イナーシャ検出手段で検出されたイナーシャに基づき、積分フィルタ要素及び微分フィルタ要素を構成するモデルパラメータを求め、その求めたモデルパラメータに基づいて積分フィルタ要素及び微分フィルタ要素を適応的に変化させることを開示している。特許文献2は、モータへの入力とモータからの出力(すなわち位置)とを観測してモータゲイン要素を推定し、P−PI制御を行なうための閉ループの特性を所望の伝達関数に一致させることを開示している。 By the way, when the load of the motor fluctuates, for example, when the inertia of the operating object connected to the motor as a load changes or a disturbance is applied, P-PI control having excellent robustness However, in order to continuously realize stable control while maintaining the command response characteristics, it is necessary to change the gain and filter elements used for P-PI control according to the fluctuations. Patent Document 1 provides an inertia detecting means for detecting the inertia of an operating object and a motor, and based on the inertia detected by the inertia detecting means, obtains a model parameter constituting an integral filter element and a differential filter element, and obtains the same. It discloses that the integral filter element and the differential filter element are adaptively changed based on the model parameters. Patent Document 2 estimates the motor gain element by observing the input to the motor and the output (that is, the position) from the motor, and matches the characteristics of the closed loop for performing P-PI control with the desired transfer function. Is disclosed.

特開2016−035676号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-035676 特開2016−035677号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-03567

しかしながらモータやロボットを制御するためにモデルを構築した上でこのモデルに基づいてP−PI制御を行なう方法では、依然として指令応答特性を希望特性(モデル)に調整することに困難があり、また、外乱に対して影響を被る度合いすなわちロバスト性(外乱特性)を調整すると指令応答特性が変化し、逆に指令応答特性を調整するとロバスト性が変化する、という課題がある。 However, in the method of constructing a model for controlling a motor or a robot and then performing P-PI control based on this model, it is still difficult to adjust the command response characteristic to the desired characteristic (model), and it is also difficult. There is a problem that the command response characteristic changes when the degree of influence on the disturbance, that is, the robustness (disturbance characteristic) is adjusted, and conversely, the robustness changes when the command response characteristic is adjusted.

本発明の課題は、ロバスト性を保持したまま指令応答特性を希望特性に調整することが容易であり、かつ、指令応答特性とロバスト性とを独立に調整することができるサーボ制御装置及びサーボ制御方法と、このようなサーボ制御装置を組み込んだサーボ制御システムとを提供することにある。 The subject of the present invention is a servo control device and servo control that can easily adjust the command response characteristic to a desired characteristic while maintaining the robustness, and can independently adjust the command response characteristic and the robustness. It is an object of the present invention to provide a method and a servo control system incorporating such a servo control device.

本発明のサーボ制御装置は、位置指令に基づき動作対象物を動作させる駆動手段を制御する、離散時間系での演算を行うサーボ制御装置であって、位置指令と負帰還された検出位置とに基づいて位置偏差を算出する手段と、検出位置から擬似速度を算出する差分手段とローパスフィルタとを少なくとも含む速度帰還経路と、速度帰還経路を介して入力した擬似速度と位置偏差との偏差に対して比例積分制御演算を施して駆動手段に対する駆動指令を生成するPI制御手段と、を備え、速度帰還経路は、擬似速度に対して第1のゲインH1を作用させる第1のゲイン手段と、擬似速度を遅延させる遅延手段と、遅延手段によって遅延させられた擬似速度に第2のゲインH2を作用させる第2のゲイン手段とをさらに備え、第1のゲイン手段の出力と第2のゲイン手段の出力との和がローパスフィルタに入力し、PI制御手段の伝達関数をFa(z)とし、ローパスフィルタの伝達関数をFb(z)として、Fa(z)=1/(1−z-1b(z))が成り立つことを特徴とする。 The servo control device of the present invention is a servo control device that controls a driving means for operating an operating object based on a position command and performs an operation in a discrete time system, and is a position command and a negatively fed detection position. For the velocity feedback path including at least a means for calculating the position deviation based on the detection position, a difference means for calculating the pseudo velocity from the detected position, and a low-pass filter, and a deviation between the pseudo velocity and the position deviation input via the velocity transfer path. A PI control means that performs a proportional integral control operation to generate a drive command to the drive means, and a speed feedback path includes a first gain means that causes a first gain H 1 to act on a pseudo speed. A delay means for delaying the pseudo speed and a second gain means for causing the second gain H 2 to act on the pseudo speed delayed by the delay means are further provided, and the output of the first gain means and the second gain are provided. The sum with the output of the means is input to the low-pass filter, the transfer function of the PI control means is F a (z), the transfer function of the low-pass filter is F b (z), and F a (z) = 1 / (1). It is characterized in that −z -1 F b (z)) holds.

本発明のサーボ制御方法は、離散時間系での演算を行い、位置指令に基づき動作対象物を動作させる駆動手段を制御するサーボ制御方法であって、位置指令と負帰還された検出位置とに基づいて位置偏差を算出する工程と、差分演算により検出位置から擬似速度を算出して擬似速度を帰還させる帰還工程と、帰還した擬似速度と位置偏差との偏差に対して比例積分制御演算を施して駆動手段に対する駆動指令を生成する工程と、を有し、帰還工程は、擬似速度に対して第1のゲインH1を作用させる工程と、擬似速度を遅延させる遅延工程と、遅延工程によって遅延させられた擬似速度に第2のゲインH2を作用させる工程と、第1のゲインH1が作用された擬似速度と第2のゲインH2が作用された擬似速度との和をローパスフィルタに入力させる工程と、を有し、比例積分制御演算での伝達関数をFa(z)とし、ローパスフィルタの伝達関数をFb(z)として、Fa(z)=1/(1−z-1b(z))が成り立つことを特徴とする。 The servo control method of the present invention is a servo control method that performs calculations in a discrete time system and controls a driving means for operating an operating object based on a position command, and is a position command and a negatively fed detection position. A process of calculating the position deviation based on the difference, a feedback process of calculating the pseudo speed from the detected position by the difference calculation and returning the pseudo speed, and a proportional integration control calculation for the deviation between the returned pseudo speed and the position deviation are performed. The feedback step includes a step of generating a drive command to the drive means, a step of causing the first gain H 1 to act on the pseudo speed, a delay step of delaying the pseudo speed, and a delay step. The low-pass filter is the sum of the step of applying the second gain H 2 to the simulated speed, the pseudo speed on which the first gain H 1 is applied, and the simulated speed on which the second gain H 2 is applied. F a (z) = 1 / (1-z), where the transfer function in the proportional integration control operation is F a (z) and the transfer function of the low-pass filter is F b (z). It is characterized in that -1 F b (z)) holds.

本発明のサーボシステムは、本発明のサーボ制御装置と、駆動手段と、を有する。 The servo system of the present invention includes the servo control device of the present invention and a driving means.

本発明では、従来のPI制御装置において速度が帰還する経路に設けられるフィードバックゲイン手段に対し、遅延手段と第2のゲイン手段とを直列に接続したものを付加し、さらに、PI制御手段の伝達関数とローパスフィルタの伝達関数との間に制約を設けることによって、P−PI制御の利点であるロバスト性を維持しつつ、指令応答特性を希望特性に調整することが容易となり、かつ、指令応答特性とロバスト性とを独立に調整することが可能になる。 In the present invention, the feedback gain means provided in the path where the speed returns in the conventional PI control device is added with the delay means and the second gain means connected in series, and the PI control means is further transmitted. By providing a constraint between the function and the transfer function of the low-pass filter, it becomes easy to adjust the command response characteristic to the desired characteristic while maintaining the robustness which is the advantage of P-PI control, and the command response. It is possible to adjust the characteristics and robustness independently.

上述した本発明のサーボ制御装置において、PI制御手段を別な形で構成して、速度帰還経路を介して入力した擬似速度と位置偏差との偏差をそのまま駆動手段に対する駆動指令とし、第1のゲイン手段の出力と第2のゲイン手段との出力の和からこの駆動指令を減じたものをローパスフィルタに入力するようにしてもよい。このように構成しても上述のサーボ制御装置と数学的に等価であり、したがって上述したものと同様の作用が得られる。加えて、PI制御手段を別な形で実現して、フィードバック制御機能とフィルタとを共有することで、装置の実装が容易になる。上述したサーボ制御方法においても同様に、比例積分制御演算を別な形で実現することができる。 In the servo control device of the present invention described above, the PI control means is configured in another form, and the deviation between the pseudo speed and the position deviation input via the speed feedback path is directly used as a drive command for the drive means. The drive command may be subtracted from the sum of the output of the gain means and the output of the second gain means and input to the low-pass filter. Even with this configuration, it is mathematically equivalent to the above-mentioned servo control device, and therefore the same operation as that described above can be obtained. In addition, by realizing the PI control means in another form and sharing the feedback control function and the filter, the implementation of the device becomes easy. Similarly, in the servo control method described above, the proportional integral control operation can be realized in another form.

本発明において、δ=z−1とおいて、一例としてローパスフィルタの伝達関数Fb(z)をFb(z)=q0z/(δ+q0)とすることができる。この伝達関数Fb(z)によれば、積分パラメータq0を用いて位置指令応答特性とは独立に外乱特性を制御することができる。さらに本発明では、駆動指令により駆動手段を駆動するときの速度比例制御ゲインをGとし、駆動手段と動作対象物とを合わせた伝達特性P(z)をr0z/(δ2+p1)とモデル化し、位置指令から検出位置指令までの位置指令応答特性をm0z/(δ2+m1δ+m0)として、G=m0/r0,H1=−(p1−m1+m0−q0)/(m00),H2={(m1−m0)/m0}−H1とすることができる。P(z)をこのようにモデル化することによって、サーボ制御に要求される所望の位置指令応答特性が与えられたときに、その位置指令応答特性に対応した各ゲインG,H1,H2を簡単に決定することができる。 In the present invention, δ = z-1, and as an example, the transfer function F b (z) of the low-pass filter can be set to F b (z) = q 0 z / (δ + q 0 ). According to this transfer function F b (z), the disturbance characteristic can be controlled independently of the position command response characteristic by using the integral parameter q 0. Further, in the present invention, the speed proportional control gain when driving the driving means by the driving command is G, and the transmission characteristic P (z) of the driving means and the operating object is r 0 z / (δ 2 + p 1 ). The position command response characteristic from the position command to the detection position command is m 0 z / (δ 2 + m 1 δ + m 0 ), and G = m 0 / r 0 , H 1 =-(p 1 − m 1 + m). It can be 0 − q 0 ) / (m 0 q 0 ), H 2 = {(m 1 − m 0 ) / m 0 } −H 1 . By modeling P (z) in this way, when the desired position command response characteristic required for servo control is given, the gains G, H 1 , H 2 corresponding to the position command response characteristic are given. Can be easily determined.

このように本発明によれば、ロバスト性を保持したまま指令応答特性を希望特性に調整することが容易であり、かつ、指令応答特性とロバスト性とを独立に調整することができるようになる。 As described above, according to the present invention, it is easy to adjust the command response characteristic to the desired characteristic while maintaining the robustness, and the command response characteristic and the robustness can be adjusted independently. ..

本発明の実施の一形態のサーボ制御システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the servo control system of one Embodiment of this invention. サーボ制御システムの構成を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the structure of a servo control system. 従来技術におけるP−PI制御によるサーボ制御システムの一例を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows an example of the servo control system by P-PI control in the prior art. PI制御部と等価な構成を説明するブロック線図である。It is a block diagram explaining the structure equivalent to the PI control unit. 別の実施形態のサーボ制御システムの構成を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the structure of the servo control system of another embodiment. さらに別の実施形態のサーボ制御システムの構成を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the structure of the servo control system of still another embodiment.

次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施の一形態のサーボ制御システムの構成を示している。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a servo control system according to an embodiment of the present invention.

本実施形態のサーボ制御システムは、動作対象物4が機械的に接続されて動作対象物4を駆動するモータ2と、モータ2を制御するサーボ制御装置1とを備えている。ここではサーボ制御装置1によってモータ2を制御するサーボ制御システムを説明するが、制御対象はモータに限定されるものではなく、例えばロボットなどであってもよい。モータ2は、一例として交流サーボモータあるいは直流サーボモータであり、負荷である動作対象物4を駆動する。モータ2には、モータ2の回転位置を検出する、エンコーダなどの位置検出機構3が取り付けられている。サーボ制御装置1は、外部から与えられる位置指令と位置検出機構3からの検出信号とに基づいて閉ループ系による制御を実行し、モータ2を駆動する。 The servo control system of the present embodiment includes a motor 2 in which the operating object 4 is mechanically connected to drive the operating object 4, and a servo control device 1 for controlling the motor 2. Here, the servo control system in which the motor 2 is controlled by the servo control device 1 will be described, but the control target is not limited to the motor, and may be, for example, a robot. The motor 2 is, for example, an AC servomotor or a DC servomotor, and drives an operating object 4 which is a load. A position detection mechanism 3 such as an encoder that detects the rotational position of the motor 2 is attached to the motor 2. The servo control device 1 executes control by the closed loop system based on a position command given from the outside and a detection signal from the position detection mechanism 3 to drive the motor 2.

図2は、図1に示すサーボ制御システムにおいて、モータ2に対する回転指令を入力としモータ2の位置すなわち位置検出機構3によって検出された検出位置を出力としたときの閉ループ系をブロック線図で表わしたものである。ここでは、マイクロプロセッサなどによってサーボ制御装置1を構成することを念頭において、連続時間系でのラプラス変換による伝達関数ではなく、離散時間系でのz変換による伝達関数を用いることとする。zは進み演算子である。図において、モータ2及び動作対象物4からなる制御対象要素15の伝達関数はP(z)で表わされている。制御対象要素15からは、位置検出機構3の出力である検出位置y(k)が出力される。したがって、図2において制御対象要素15以外の要素がサーボ制御装置1に含まれることになる。 FIG. 2 is a block diagram showing a closed loop system in the servo control system shown in FIG. 1 when a rotation command for the motor 2 is input and the position of the motor 2, that is, the detection position detected by the position detection mechanism 3 is output. It is a thing. Here, keeping in mind that the servo control device 1 is configured by a microprocessor or the like, a transfer function by z-transform in a discrete-time system is used instead of a transfer function by Laplace transform in a continuous-time system. z is a lead operator. In the figure, the transfer function of the controlled object element 15 composed of the motor 2 and the operating object 4 is represented by P (z). The control target element 15 outputs the detection position y (k), which is the output of the position detection mechanism 3. Therefore, in FIG. 2, elements other than the control target element 15 are included in the servo control device 1.

サーボ制御装置1がなすべきことは、入力される位置指令 What the servo control device 1 should do is the input position command.

Figure 0006930868
に対し、モータ2の回転位置すなわち位置検出機構3によって検出される検出位置がy(k)となるように、モータ2の駆動を制御することである。サーボ制御装置1において、位置指令が入力する加算点11に対して検出位置が負帰還しており、加算点11において、式(1)にしたがって位置偏差e(k)が算出され、この位置偏差e(k)は加算点12に与えられる。
Figure 0006930868
On the other hand, the drive of the motor 2 is controlled so that the rotational position of the motor 2, that is, the detection position detected by the position detection mechanism 3 is y (k). In the servo control device 1, the detection position is negatively fed back to the addition point 11 input by the position command, and at the addition point 11, the position deviation e (k) is calculated according to the equation (1), and this position deviation e (k) is given to the addition point 12.

Figure 0006930868
加算点12では、後述するローパスフィルタ21の出力が負帰還しており、位置偏差e(k)からローパスフィルタ21の出力を減算する演算が行われる。加算点12での算出結果は、PI制御手段であり伝達関数がFa(z)で表わされるPI制御部13に与えられ、PI制御部13は駆動指令u(k)を生成する。この駆動指令u(k)は、一般にトルク指令とも呼ばれるものであるが、モータ2の出力を制御するために用いられる指令であれば、トルク指令に限定されるものものではない。ここで計算の見通しよくするために、δ=z−1である変数δを導入する。本実施形態において、PI制御部13の伝達関数Fa(z)は、式(2)で表わされる。
a(z)=(δ+q0)/δ (2)
0は、システムを特徴付ける積分パラメータの1つである。サーボ制御装置1内に設けられているか、あるいはサーボ制御装置1の外部に設けられているドライバ回路(不図示)が、指令u(k)に基づいてモータ2を駆動する。このとき、ブロック線図上では、この指令u(k)は、Gで表わされる速度制御比例ゲインを作用させる速度制御比例ゲイン要素14を経て、制御対象要素15に対する入力となる。以下の説明において、制御対象要素15の伝達関数P(z)には、ドライバ回路による寄与も含まれているものとする。制御対象要素15への入力には、外乱dも作用する。Gは、モデルパラメータm0,r0を用いると、式(3)で表わされる。
G=m0/r0 (3)
Figure 0006930868
At the addition point 12, the output of the low-pass filter 21, which will be described later, is negatively fed back, and an operation of subtracting the output of the low-pass filter 21 from the position deviation e (k) is performed. The calculation result of the adding point 12, the transfer function is a PI controller is provided to the PI control unit 13 represented by F a (z), the PI control unit 13 generates a drive command u (k). This drive command u (k) is also generally called a torque command, but is not limited to the torque command as long as it is a command used to control the output of the motor 2. Here, in order to improve the visibility of the calculation, a variable δ in which δ = z-1 is introduced. In the present embodiment, the transfer function Fa (z) of the PI control unit 13 is represented by the equation (2).
Fa (z) = (δ + q 0 ) / δ (2)
q 0 is one of the integral parameters that characterize the system. A driver circuit (not shown) provided inside the servo control device 1 or outside the servo control device 1 drives the motor 2 based on the command u (k). At this time, on the block diagram, this command u (k) becomes an input to the controlled object element 15 via the speed control proportional gain element 14 on which the speed control proportional gain represented by G is applied. In the following description, it is assumed that the transfer function P (z) of the controlled element 15 also includes the contribution of the driver circuit. The disturbance d also acts on the input to the controlled object element 15. G is expressed by Eq. (3) using the model parameters m 0 and r 0.
G = m 0 / r 0 (3)

サーボ制御装置1には、モータ2の制御のために、さらに、検出位置y(k)の時間差分を求めて擬似速度v(k)として出力する差分要素16と、擬似速度v(k)が入力する第1のゲイン要素17と、擬似速度v(k)が入力する遅延要素18と、遅延要素18の出力が入力する第2のゲイン要素19と、第1のゲイン要素17の出力と第2のゲイン要素19の出力とを加算する加算点20と、加算点20での加算結果が入力するローパスフィルタ21とが設けられている。差分要素16、遅延要素18、第1のゲイン要素17及び第2のゲイン要素19は、それぞれ、差分手段、遅延手段、第1のゲイン手段及び第2のゲイン手段に対応する。前述したように、ローパスフィルタ21の出力が加算点12に負帰還しており、差分要素16の出力からローパスフィルタ21を経て加算点12に至るまでの経路が速度帰還経路となる。ここで差分要素16の伝達関数はδ/zで表わされ、遅延要素18はz-1で表わされる。また、第1のゲイン要素17の伝達関数H1及び第2のゲイン要素18の伝達関数H2は、それぞれ、式(4), (5)で表わされ、ローパスフィルタ21の伝達関数Fb(z)は、式(6)で表わされる。
1=−(p1−m1+m0−q0)/(m00) (4),
2={(m1−m0)/m0}−H1 (5),
b(z)=q0z/(δ+q0) (6)
ここで、p1,m1もモデルパラメータである。
For the control of the motor 2, the servo control device 1 further includes a difference element 16 that obtains a time difference of the detection position y (k) and outputs it as a pseudo speed v (k), and a pseudo speed v (k). The first gain element 17 to be input, the delay element 18 to be input by the pseudo velocity v (k), the second gain element 19 to be input by the output of the delay element 18, and the output and the first of the first gain element 17. An addition point 20 for adding the output of the gain element 19 of 2 and a low-pass filter 21 for inputting the addition result at the addition point 20 are provided. The difference element 16, the delay element 18, the first gain element 17, and the second gain element 19 correspond to the difference means, the delay means, the first gain means, and the second gain means, respectively. As described above, the output of the low-pass filter 21 is negatively fed back to the addition point 12, and the path from the output of the difference element 16 to the addition point 12 through the low-pass filter 21 is the velocity feedback path. Here, the transfer function of the difference element 16 is represented by δ / z, and the delay element 18 is represented by z -1. Further, the transfer function of H 2 transfer functions H 1 and the second gain element 18 of the first gain element 17, respectively, Equation (4), represented by (5), the transmission of the low-pass filter 21 functions F b (z) is represented by the equation (6).
H 1 =-(p 1- m 1 + m 0- q 0 ) / (m 0 q 0 ) (4),
H 2 = {(m 1 − m 0 ) / m 0 } − H 1 (5),
F b (z) = q 0 z / (δ + q 0 ) (6)
Here, p 1 and m 1 are also model parameters.

ここで本実施形態における制御対象要素15について説明する。ラプラス変換を用いる連続時間系での伝達関数として考えると、モータ2と動作対象物4のイナーシャの和をJ、モータ2と動作対象物4の粘性に関するパラメータをc、ゲインをgとすれば、ドライバ回路を含むモータ2と動作対象物4とからなる制御対象要素15は一般にg/(Js2+cs)でモデル化することができ、これはK/(s2+λs)とすることができる。λ=0とさらに簡略化する場合もある。本実施形態では、マイクロプロセッサなどを用いてデジタル制御を行なうこととしているので、K/(s2+λs)を離散時間モデルに変換し、(b1z+b0)/(z2+a1z+a0)を得る。これをさらに(r0z)/(δ2+p1δ)と近似する。結局、この実施形態では、伝達関数をP(z)が式(7)で表わされるように、制御対象要素15をモデル化する。
P(z)=r0z/(δ2+p1δ) (7)
Here, the controlled object element 15 in the present embodiment will be described. Considering it as a transfer function in a continuous time system using the Laplace transform, if the sum of the inertias of the motor 2 and the operating object 4 is J, the parameter related to the viscosity of the motor 2 and the operating object 4 is c, and the gain is g, then The controlled object element 15 composed of the motor 2 including the driver circuit and the operating object 4 can be generally modeled by g / (Js 2 + cs), which can be K / (s 2 + λs). In some cases, it is further simplified as λ = 0. In this embodiment, since digital control is performed using a microprocessor or the like, K / (s 2 + λ s) is converted into a discrete-time model, and (b 1 z + b 0 ) / (z 2 + a 1 z + a 0 ). To get. This is further approximated as (r 0 z) / (δ 2 + p 1 δ). After all, in this embodiment, the transfer function is modeled by the controlled element 15 so that P (z) is represented by Eq. (7).
P (z) = r 0 z / (δ 2 + p 1 δ) (7)

次に、本実施形態のサーボ制御システムについて、従来技術における一般的なサーボ制御システムと対比させながら、さらに詳しく説明する。図3は、例えば特許文献1,2に記載されるような、従来技術におけるPI制御を用いる一般的なサーボ制御システムのブロック線図を示している。図3に示すサーボ制御システムも、そのハードウエア構成は図1に示したものと同じである。図2との対比を容易にするために、図3では離散時間系によりシステムを示している。図2に示す本実施形態のシステムと同様に、図3に示すシステムは、位置指令が入力するとともにモータ2の検出位置v(k)が負帰還して位置偏差e(k)を生成する加算点11と、位置偏差e(k)が入力するとともローパスフィルタ32の出力が負帰還する加算点12と、加算点12での算出結果が入力して駆動指令u(k)を生成するPI制御部13と、検出位置y(k)の時間差分を求めて擬似速度v(k)として出力する差分要素16と、を備えている。速度制御比例ゲインGが作用された指令u(k)が、制御対象要素15に対する入力となっている。擬似速度v(k)は、速度フィードバックゲイン要素31により速度フィードバックゲインFが乗ぜられたのちにローパスフィルタ32に入力する。図3に示す従来のシステムでは、PI制御部13の伝達関数Fa(z)は上記の式(2)で表わされるが、ローパスフィルタ21の伝達関数Fb(z)は式(8)で表わされるものとなっている。
b(z)=h0z/(δ+h0) (8)
Next, the servo control system of the present embodiment will be described in more detail in comparison with a general servo control system in the prior art. FIG. 3 shows a block diagram of a general servo control system using PI control in the prior art, for example, as described in Patent Documents 1 and 2. The hardware configuration of the servo control system shown in FIG. 3 is the same as that shown in FIG. In order to facilitate comparison with FIG. 2, FIG. 3 shows the system by a discrete-time system. Similar to the system of the present embodiment shown in FIG. 2, in the system shown in FIG. 3, the position command is input and the detection position v (k) of the motor 2 is negatively fed back to generate the position deviation e (k). the point 11 generates a summing point 12 where the output of the low pass filter 32 in together when the position deviation e (k) is input to the negative feedback, the drive command u to input the calculation result of the summing point 12 a (k) PI It includes a control unit 13 and a difference element 16 that obtains a time difference of the detection position y (k) and outputs it as a pseudo speed v (k). The command u (k) on which the speed control proportional gain G is applied is an input to the controlled element 15. The pseudo velocity v (k) is input to the low-pass filter 32 after the velocity feedback gain F is multiplied by the velocity feedback gain element 31. In the conventional system shown in FIG. 3, the transfer function F a (z) of the PI control unit 13 is expressed by the above equation (2), but the transfer function F b (z) of the low-pass filter 21 is expressed by the equation (8). It is to be represented.
F b (z) = h 0 z / (δ + h 0 ) (8)

図2と図3を比較すると分かるように、本実施形態のサーボ制御システムでは、ローパスフィルタ21の伝達関数Fb(z)は、PI制御部13の伝達関数Fa(z)に含まれる積分パラメータq0により記述されるのに対し、図3に示すシステムでは、ローパスフィルタ32の伝達関数Fb(z)は、PI制御部13の伝達関数Fa(z)には含まれないパラメータh0により記述されている。また、本実施形態における遅延要素18とこの遅延要素18の後段に設けられ伝達関数がH2で表わされる第2のゲイン要素19とに対応するものが図3に示す従来のシステムには設けられていない。言い換えれば、本実施形態では、従来のシステムにおける速度フィードバックゲインFの代わりに、H1+(H2/z)が用いられていることになる。本実施形態のサーボ制御システムは、PI制御部13の伝達関数Fa(z)とローパスフィルタ21の伝達関数Fb(z)とに対して同一の積分パラメータq0を使用し、擬似速度v(k)の負帰還経路に対し、遅延要素18と第2のゲイン要素19とからなるパスを追加している。さらに、G,H1,H2の各々に上述したような制約を加えることによって、1つパスを既存のシステムに追加するという非常に簡単な構成で、指令応答特性を希望特性に容易に調整することが可能であり、かつ、指令応答特性とロバスト性(外乱特性)とを独立して調整することが可能になる。以下、本実施形態のサーボ制御システムにおいてこのような利点が得られることについて、さらに詳しく説明する。 As can be seen by comparing FIGS. 2 and 3, in the servo control system of the present embodiment, the transfer function F b (z) of the low-pass filter 21 is an integral included in the transfer function F a (z) of the PI control unit 13. In contrast to the parameter q 0, in the system shown in FIG. 3, the transfer function F b (z) of the low-pass filter 32 is not included in the transfer function F a (z) of the PI control unit 13. It is described by 0. Further, in the conventional system shown in FIG. 3, a delay element 18 in the present embodiment and a second gain element 19 whose transfer function is provided after the delay element 18 and whose transfer function is represented by H 2 are provided. Not. In other words, in this embodiment, H 1 + (H 2 / z) is used instead of the speed feedback gain F in the conventional system. Servo control system of the present embodiment uses the integrating parameter q 0 same relative transfer functions F b and (z) the transfer function F a (z) and the low-pass filter 21 of the PI control unit 13, the pseudo-velocity v A path including a delay element 18 and a second gain element 19 is added to the negative feedback path of (k). Furthermore, by adding the above-mentioned restrictions to each of G, H 1 , and H 2 , the command response characteristics can be easily adjusted to the desired characteristics with a very simple configuration of adding one path to the existing system. It is possible to adjust the command response characteristic and the robustness (disturbance characteristic) independently. Hereinafter, it will be described in more detail that such an advantage can be obtained in the servo control system of the present embodiment.

制御対象要素15の伝達関数P(z)が式(7)で表わされるものであるとすると、図2に示すブロック線図から、式(9), (10)が得られる。
y(k)=P(z)Gu(k) (9),
v(k)=(δ/z)y(k) (10)
式(9), (10)と式(3)とから、式(11)が得られる。
Assuming that the transfer function P (z) of the controlled element 15 is represented by the equation (7), the equations (9) and (10) can be obtained from the block diagram shown in FIG.
y (k) = P (z) Gu (k) (9),
v (k) = (δ / z) y (k) (10)
Eq. (11) is obtained from Eqs. (9), (10) and Eqs. (3).

Figure 0006930868
ローパスフィルタ21の入力をw(k)とおけば、明らかに式(12)が成り立つ。
Figure 0006930868
If the input of the low-pass filter 21 is set to w (k), the equation (12) clearly holds.

Figure 0006930868
また、PI制御部13の出力であるu(k)に関して式(13)が成り立つ。
u(k)=Fa(z){e(k)−Fb(z)w(k)} (13)
Figure 0006930868
Further, the equation (13) holds for u (k) which is the output of the PI control unit 13.
u (k) = F a (z) {e (k) -F b (z) w (k)} (13)

a(z)とFb(z)との間には式(14)の関係があることを利用して、式(13)に式(2), (8), (12)を代入し、さらに式(4)〜(6)を代入すると、式(15)が得られ、これから、u(k)をe(k)で表わす式(16)が得られる。 Taking advantage of the relationship of Eq. (14) between F a (z) and F b (z), substitute Eqs. (2), (8), (12) into Eq. (13). By further substituting equations (4) to (6), equation (15) is obtained, and from this, equation (16) representing u (k) by e (k) is obtained.

Figure 0006930868
式(16)を式(11)に代入すると式(17)が得られ、式(17)に式(10)及び式(1)を適用することにより、式(18)が得られる。
Figure 0006930868
Equation (17) is obtained by substituting Eq. (16) into Eq. (11), and Eq. (18) is obtained by applying Eqs. (10) and (1) to Eq. (17).

Figure 0006930868
式(18)を整理すると式(19)が得られる。
Figure 0006930868
Equation (19) can be obtained by rearranging equation (18).

Figure 0006930868
式(19)は、図2に示すサーボ制御システムにおいて、位置指令から位置検出に至る位置指令応答特性が(m0z)/(δ2+m1δ+m0)で表わされること、積分機能(すなわち外乱応答)を積分パラメータq0によって調節できるが、この調節によってはこの位置指令応答特性が影響を受けないことを示している。言い換えれば、PI制御部13やローパスフィルタ21において積分を示す因子であるq0の値によらず、位置制御特性を特性多項式δ2+m1δ+m0に一致させることができる。逆に言えば、制御対象要素15を式(7)に示すようにモデル化し、位置指令応答特性を式(19)に示すようにモデル化する場合に、式(3)〜(6), (8)に示すように、Fa(z),Fb(z),G,H1,H2を定めることによって、最適な制御を行うことができるようになる。
Figure 0006930868
Equation (19) states that in the servo control system shown in FIG. 2, the position command response characteristic from the position command to the position detection is expressed by (m 0 z) / (δ 2 + m 1 δ + m 0 ), and the integration function (that is, The disturbance response) can be adjusted by the integral parameter q 0 , but this adjustment shows that this position command response characteristic is not affected. In other words, the position control characteristic can be matched with the characteristic polynomial δ 2 + m 1 δ + m 0 regardless of the value of q 0 , which is a factor indicating integration in the PI control unit 13 and the low-pass filter 21. Conversely, when the controlled element 15 is modeled as shown in Eq. (7) and the position command response characteristic is modeled as shown in Eq. (19), Eqs. (3) to (6), ( As shown in 8), optimum control can be performed by defining F a (z), F b (z), G, H 1 , and H 2.

(別の実施形態)
次に、本発明の別の実施形態について説明する。図4(a)に示すPI制御の構成は、伝達関数が{(z−1)+q0}/(z−1)である要素41を考え、これにa(k)を入力したときにb(k)が得られるようものとしたものである。一方、図4(b)に示す構成は、伝達関数がq0/{(z−1)+q0}である要素42と加算点43とを考え、加算点43にはa(k)と要素42の出力とが入力し、加算結果をb(k)としてこのb(k)が要素42に入力するようにしたものである。図4(b)に示す構成は、式(20)のように書き表わせ、式(21)を得る。
(Another embodiment)
Next, another embodiment of the present invention will be described. The configuration of the PI control shown in FIG. 4A considers an element 41 whose transfer function is {(z-1) + q 0 } / (z-1), and when a (k) is input to this element 41, b (K) is intended to be obtained. On the other hand, in the configuration shown in FIG. 4B , the element 42 whose transfer function is q 0 / {(z-1) + q 0 } and the addition point 43 are considered, and the addition point 43 has a (k) and an element. The output of 42 is input, and the addition result is b (k), and this b (k) is input to the element 42. The configuration shown in FIG. 4 (b) is written as in Eq. (20) to obtain Eq. (21).

Figure 0006930868
このことは、図4(a)に示す構成と図4(b)に示す構成とが等価であることを示している。また、δ=z−1であるから、要素41の伝達関数は図2におけるPI制御部13の伝達関数Fa(z)に一致し、要素42の伝達関数はローパスフィルタ21の伝達関数Fb(z)と進み要素zとの積に一致している。そこで、図2にブロック線図を示すシステムにおいて、PI制御部13を取り除いて加算点12の出力を駆動指令u(k)とし、このu(k)が遅れ要素z-1とローパスフィルタ21とを介して加算点12に正帰還するように構成したシステムは、図2のシステムと等価であることになる。図5は、そのような等価なシステムのブロック線図である。図5に示すシステムでは、遅延させた指令u(k)もローパスフィルタ21に入力させるために、伝達関数がz-1で表わされて指令u(k)が入力される遅延要素24が設けられ、さらに、加算点20の代わりに、第1のゲイン要素17の出力と第2のゲイン要素の出力とを加算してそこから遅延要素24の出力を減算したものをローパスフィルタ21に入力させる加算点22が設けられている。なおこの実施形態では、遅延要素18,24は、それぞれ第1の遅延手段及び第2の遅延手段に対応する。
Figure 0006930868
This indicates that the configuration shown in FIG. 4 (a) and the configuration shown in FIG. 4 (b) are equivalent. Further, since δ = z-1, the transfer function of the element 41 matches the transfer function F a (z) of the PI control unit 13 in FIG. 2, and the transfer function of the element 42 is the transfer function F b of the low-pass filter 21. It matches the product of (z) and the lead element z. Therefore, in the system shown in the block diagram in FIG. 2, the PI control unit 13 is removed and the output of the addition point 12 is set as the drive command u (k), and this u (k) is the delay element z -1 and the low-pass filter 21. The system configured to make a positive feedback to the addition point 12 via the above is equivalent to the system of FIG. FIG. 5 is a block diagram of such an equivalent system. In the system shown in FIG. 5, in order to input the delayed command u (k) to the low-pass filter 21, a delay element 24 in which the transfer function is represented by z -1 and the command u (k) is input is provided. Further, instead of the addition point 20, the output of the first gain element 17 and the output of the second gain element are added, and the output of the delay element 24 is subtracted from the sum, and the output is input to the low-pass filter 21. An addition point 22 is provided. In this embodiment, the delay elements 18 and 24 correspond to the first delay means and the second delay means, respectively.

図5に示すシステムは、PI制御手段を別な形で実現して、フィードバック制御機能とフィルタとを共有することで、図2に示したものに比べ、例えばマイクロコンピュータなどを用いてソフトウェアによりサーボ制御装置を実現する際の実装が容易である。また、モータ2の出力を制限するために指令u(k)の振幅を制限するリミッタをサーボ制御装置内に挿入することがあるが、積分動作を実行するPI制御部の後段にリミッタを挿入する場合には、出力が不安定となるワインドアップ現象が起こりやすい。しかしながら図5に示した構成では、PI制御部をフィードバック形式で実現しているため、容易にリミッタを挿入することができる。図6に示すシステムは、図5に示したシステムにおいて、加算点12の出力側にリミッタ23を設け、リミッタ23によって指令u(k)を制限するようにしたものである。リミッタ23で制限された指令u(k)が、速度比例ゲイン要素14に供給されるとともに、遅延要素24によって遅延されて加算点22に供給されている。 In the system shown in FIG. 5, the PI control means is realized in another form, and the feedback control function and the filter are shared. It is easy to implement when realizing a control device. Further, in order to limit the output of the motor 2, a limiter that limits the amplitude of the command u (k) may be inserted into the servo control device, but the limiter is inserted after the PI control unit that executes the integration operation. In that case, a wind-up phenomenon in which the output becomes unstable is likely to occur. However, in the configuration shown in FIG. 5, since the PI control unit is realized in the feedback format, the limiter can be easily inserted. In the system shown in FIG. 6, in the system shown in FIG. 5, a limiter 23 is provided on the output side of the addition point 12, and the limiter 23 limits the command u (k). The command u (k) limited by the limiter 23 is supplied to the speed proportional gain element 14, and is delayed by the delay element 24 and supplied to the addition point 22.

以上説明した各実施形態のサーボ制御装置1は、離散時間系で動作するものであるから、加算点11,12,22、PI制御部13、速度制御比例ゲイン要素14、差分要素16、第1のゲイン要素17、遅延要素18,24、第2のゲイン要素19、ローパスフィルタ21及びリミッタ23の各要素は、適切なクロックに応じて動作する個別のデジタル回路として構成することもできる。しかしながら各実施形態のサーボ制御装置1は、マイクロプロセッサなどのコンピュータを使用し、各要素の機能を実現し演算を実行するためのコンピュータプログラム(ソフトウェア)をこのコンピュータに実行させることによっても実現できる。したがって、本発明の範疇には、マイクロプロセッサなどのコンピュータ上で実行されることによりサーボ制御装置1を実現するコンピュータも含まれる。 Since the servo control device 1 of each of the above-described embodiments operates in a discrete-time system, addition points 11, 12, 22, PI control unit 13, speed control proportional gain element 14, difference element 16, first. The gain element 17, the delay elements 18, 24, the second gain element 19, the low-pass filter 21, and the limiter 23 can be configured as individual digital circuits that operate according to an appropriate clock. However, the servo control device 1 of each embodiment can also be realized by using a computer such as a microprocessor and causing the computer to execute a computer program (software) for realizing the functions of each element and executing the calculation. Therefore, the category of the present invention also includes a computer that realizes the servo control device 1 by being executed on a computer such as a microprocessor.

1…サーボ制御装置、2…モータ、3…位置検出機構、4…動作対象物、11,12,22…加算点、13…PI制御部、15…制御対象要素、16…差分要素、17,19…ゲイン要素、18,24…遅延要素、21…ローパスフィルタ。 1 ... Servo control device, 2 ... Motor, 3 ... Position detection mechanism, 4 ... Operating object, 11, 12, 22 ... Addition point, 13 ... PI control unit, 15 ... Control target element, 16 ... Difference element, 17, 19 ... Gain element, 18, 24 ... Delay element, 21 ... Low-pass filter.

Claims (9)

位置指令に基づき動作対象物を動作させる駆動手段を制御する、離散時間系での演算を行うサーボ制御装置であって、
前記位置指令と負帰還された検出位置とに基づいて位置偏差を算出する手段と、
前記検出位置から擬似速度を算出する差分手段とローパスフィルタとを少なくとも含む速度帰還経路と、
前記速度帰還経路を介して入力した前記擬似速度と前記位置偏差との偏差に対して比例積分制御演算を施して前記駆動手段に対する駆動指令を生成するPI制御手段と、
を備え、
前記速度帰還経路は、前記擬似速度に対して第1のゲインH1を作用させる第1のゲイン手段と、前記擬似速度を遅延させる遅延手段と、前記遅延手段によって遅延させられた前記擬似速度に第2のゲインH2を作用させる第2のゲイン手段とをさらに備え、前記第1のゲイン手段の出力と前記第2のゲイン手段の出力との和が前記ローパスフィルタに入力し、
前記PI制御手段の伝達関数をFa(z)とし、前記ローパスフィルタの伝達関数をFb(z)として、Fa(z)=1/(1−z-1b(z))が成り立つことを特徴とするサーボ制御装置。
A servo control device that performs operations in a discrete-time system that controls the driving means that operates the operating object based on the position command.
A means for calculating the position deviation based on the position command and the negatively fed detection position, and
A velocity feedback path including at least a difference means for calculating a pseudo velocity from the detection position and a low-pass filter, and
A PI control means that generates a drive command for the drive means by performing a proportional integral control calculation on the deviation between the pseudo speed and the position deviation input via the speed feedback path.
With
The velocity feedback path includes a first gain means that causes a first gain H 1 to act on the pseudo velocity, a delay means that delays the pseudo velocity, and the pseudo velocity delayed by the delay means. A second gain means for acting the second gain H 2 is further provided, and the sum of the output of the first gain means and the output of the second gain means is input to the low-pass filter.
Let F a (z) be the transfer function of the PI control means, and let F b (z) be the transfer function of the low-pass filter , and F a (z) = 1 / (1-z -1 F b (z)). A servo control device characterized by being established.
位置指令に基づき動作対象物を動作させる駆動手段を制御する、離散時間系での演算を行うサーボ制御装置であって、
前記位置指令と負帰還された検出位置とに基づいて位置偏差を算出する手段と、
前記検出位置から擬似速度を算出する差分手段と伝達関数がFb(z)で表わされるローパスフィルタとを少なくとも含む速度帰還経路と、
を備え、
前記速度帰還経路を介して入力した前記擬似速度と前記位置偏差との偏差を前記駆動手段に対する駆動指令とし、
前記速度帰還経路は、前記擬似速度に対して第1のゲインH1を作用させる第1のゲイン手段と、前記擬似速度を遅延させる第1の遅延手段と、前記第1の遅延手段によって遅延させられた前記擬似速度に第2のゲインH2を作用させる第2のゲイン手段とをさらに備え、
前記サーボ制御装置は前記駆動指令を遅延させる第2の遅延手段をさらに備え、
前記第1のゲイン手段の出力と前記第2のゲイン手段の出力との和から前記第2の遅延手段の出力を減じたものが前記ローパスフィルタに入力することを特徴とするサーボ制御装置。
A servo control device that performs operations in a discrete-time system that controls the driving means that operates the operating object based on the position command.
A means for calculating the position deviation based on the position command and the negatively fed detection position, and
A velocity feedback path including at least a difference means for calculating a pseudo velocity from the detection position and a low-pass filter whose transfer function is represented by F b (z).
With
The deviation between the pseudo speed and the position deviation input via the speed feedback path is used as a drive command for the drive means.
The velocity feedback path is delayed by a first gain means that causes a first gain H 1 to act on the pseudo velocity, a first delay means that delays the pseudo velocity, and the first delay means. Further provided with a second gain means for causing the second gain H 2 to act on the simulated velocity.
The servo control device further includes a second delay means for delaying the drive command.
A servo control device characterized in that the sum of the output of the first gain means and the output of the second gain means minus the output of the second delay means is input to the low-pass filter.
δ=z−1として、Fb(z)=q0z/(δ+q0)であることを特徴とする請求項1または2に記載のサーボ制御装置。 The servo control device according to claim 1 or 2, wherein δ = z-1 and F b (z) = q 0 z / (δ + q 0). 前記駆動指令により前記駆動手段を駆動するときの速度比例制御ゲインをGとし、
前記駆動手段と前記動作対象物とを合わせた伝達特性P(z)をr0z/(δ2+p1δ)とモデル化し、前記位置指令から前記検出位置指令までの位置指令応答特性をm0z/(δ2+m1δ+m0)として、
G=m0/r0
1=−(p1−m1+m0−q0)/(m00),
2={(m1−m0)/m0}−H1
とすることを特徴とする請求項3に記載のサーボ制御装置。
Let G be the speed proportional control gain when driving the drive means by the drive command.
The transmission characteristic P (z) of the driving means and the operating object is modeled as r 0 z / (δ 2 + p 1 δ), and the position command response characteristic from the position command to the detection position command is m. As 0 z / (δ 2 + m 1 δ + m 0 ),
G = m 0 / r 0 ,
H 1 =-(p 1- m 1 + m 0- q 0 ) / (m 0 q 0 ),
H 2 = {(m 1 − m 0 ) / m 0 } −H 1
The servo control device according to claim 3, wherein the servo control device is characterized.
離散時間系での演算を行い、位置指令に基づき動作対象物を動作させる駆動手段を制御するサーボ制御方法であって、
前記位置指令と負帰還された検出位置とに基づいて位置偏差を算出する工程と、
差分演算により前記検出位置から擬似速度を算出して前記擬似速度を帰還させる帰還工程と、
帰還した前記擬似速度と前記位置偏差との偏差に対して比例積分制御演算を施して前記駆動手段に対する駆動指令を生成する工程と、
を有し、
前記帰還工程は、前記擬似速度に対して第1のゲインH1を作用させる工程と、前記擬似速度を遅延させる遅延工程と、前記遅延工程によって遅延させられた前記擬似速度に第2のゲインH2を作用させる工程と、前記第1のゲインH1が作用された前記擬似速度と前記第2のゲインH2が作用された前記擬似速度との和をローパスフィルタに入力させる工程と、を有し、
前記比例積分制御演算での伝達関数をFa(z)とし、前記ローパスフィルタの伝達関数をFb(z)として、Fa(z)=1/(1−z-1b(z))が成り立つことを特徴とするサーボ制御方法。
It is a servo control method that performs operations in a discrete-time system and controls a driving means that operates an operating object based on a position command.
The process of calculating the position deviation based on the position command and the negatively fed detection position, and
A feedback process in which a pseudo speed is calculated from the detection position by a differential calculation and the pseudo speed is returned.
A step of performing a proportional integral control operation on the deviation between the returned pseudo speed and the position deviation to generate a drive command for the drive means.
Have,
The feedback step includes a step of causing the first gain H 1 to act on the pseudo velocity, a delay step of delaying the pseudo velocity, and a second gain H on the pseudo velocity delayed by the delay step. There are a step of operating 2 and a step of causing the low-pass filter to input the sum of the pseudo velocity on which the first gain H 1 is applied and the pseudo velocity on which the second gain H 2 is applied. death,
Let F a (z) be the transfer function in the proportional integral control operation, and let F b (z) be the transfer function of the low-pass filter , and F a (z) = 1 / (1-z -1 F b (z)). ) Is true, which is a servo control method.
離散時間系での演算を行い、位置指令に基づき動作対象物を動作させる駆動手段を制御するサーボ制御方法であって、
前記位置指令と負帰還された検出位置とに基づいて位置偏差を算出する工程と、
差分演算により前記検出位置から擬似速度を算出して前記擬似速度を帰還させる帰還工程と、
帰還した前記擬似速度と前記位置偏差との偏差を算出して前記駆動手段に対する駆動指令を生成する工程と、
を有し、
前記帰還工程は、前記擬似速度に対して第1のゲインH1を作用させる工程と、前記擬似速度を遅延させる第1の遅延工程と、前記第1の遅延工程によって遅延させられた前記擬似速度に第2のゲインH2を作用させる工程と、前記駆動指令を遅延させる第2の遅延工程と、前記第1のゲインH1が作用された前記擬似速度と前記第2のゲインH2が作用された前記擬似速度との和から前記第2の遅延工程によって遅延させられた駆動指令を減じたものを、伝達関数がFb(z)で表わされるローパスフィルタに入力させる工程と、を有することを特徴とするサーボ制御方法。
It is a servo control method that performs operations in a discrete-time system and controls a driving means that operates an operating object based on a position command.
The process of calculating the position deviation based on the position command and the negatively fed detection position, and
A feedback process in which a pseudo speed is calculated from the detection position by a differential calculation and the pseudo speed is returned.
A step of calculating the deviation between the returned pseudo speed and the position deviation and generating a drive command for the drive means, and
Have,
The feedback step includes a step of causing a first gain H 1 to act on the pseudo-velocity, a first delay step of delaying the pseudo-velocity, and the pseudo-velocity delayed by the first delay step. second and step of reacting the gain of H 2, a second delay step of delaying the drive command, the first of the gain H 1 is acting pseudo speed and the second gain H 2 is applied to the It has a step of subtracting the drive command delayed by the second delay step from the sum of the pseudo speeds, and inputting the transfer function to the low-pass filter represented by F b (z). A servo control method characterized by.
δ=z−1として、Fb(z)=q0z/(δ+q0)であることを特徴とする請求項5または6に記載のサーボ制御方法。 The servo control method according to claim 5 or 6, wherein δ = z-1 and F b (z) = q 0 z / (δ + q 0). 前記駆動指令により前記駆動手段を駆動するときの速度比例制御ゲインをGとし、
前記駆動手段と前記動作対象物とを合わせた伝達特性P(z)をr0z/(δ2+p1δ)とモデル化し、前記位置指令から前記検出位置までの位置指令応答特性をm0z/(δ2+m1δ+m0)として、
G=m0/r0
1=−(p1−m1+m0−q0)/(m00),
2={(m1−m0)/m0}−H1
とする、請求項7に記載のサーボ制御方法。
Let G be the speed proportional control gain when driving the drive means by the drive command.
The transmission characteristic P (z) of the driving means and the operating object is modeled as r 0 z / (δ 2 + p 1 δ), and the position command response characteristic from the position command to the detection position is m 0. As z / (δ 2 + m 1 δ + m 0 ),
G = m 0 / r 0 ,
H 1 =-(p 1- m 1 + m 0- q 0 ) / (m 0 q 0 ),
H 2 = {(m 1 − m 0 ) / m 0 } −H 1
The servo control method according to claim 7.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載のサーボ制御装置と、
前記駆動手段と、
を有することを特徴とするサーボ制御システム。
The servo control device according to any one of claims 1 to 4.
With the driving means
A servo control system characterized by having.
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